EP2376364B1 - Vorrichtung und verfahren zum verschliessen von behältern mit einem verschluss - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum verschliessen von behältern mit einem verschluss Download PDF

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EP2376364B1
EP2376364B1 EP09744636.3A EP09744636A EP2376364B1 EP 2376364 B1 EP2376364 B1 EP 2376364B1 EP 09744636 A EP09744636 A EP 09744636A EP 2376364 B1 EP2376364 B1 EP 2376364B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
closure
spring element
closing
supporting element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP09744636.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2376364A1 (de
Inventor
Igor Singur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Priority to SI200931415A priority Critical patent/SI2376364T1/sl
Publication of EP2376364A1 publication Critical patent/EP2376364A1/de
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Publication of EP2376364B1 publication Critical patent/EP2376364B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/28—Mechanisms for causing relative movement between bottle or jar and capping head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/20—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying and rotating preformed threaded caps
    • B67B3/2066—Details of capping heads

Definitions

  • the invention relates to a device for closing containers with a closure according to the preamble of Ansprunchs 1 and as shown in US 5,313,765 known.
  • the capping head can be moved towards the container.
  • a reverse procedure is conceivable by the respective container is lifted to the capping.
  • a simultaneous movement of the container and the capping head is conceivable.
  • the force from the outside can be exerted on the capping head directly via a control element that moves it. If the container is moved, for example, from below onto the capping head and is applied with its opening to the latter, the force from the outside results from an actuating element which raises the container and consequently causes a corresponding counterforce on the stationary capping head.
  • a device of the structure described above is in the DE 10 2006 035 279 A1 presented. This is about a capping machine for closing bottles or similar containers with closures.
  • different closure positions are formed on a revolving rotor, each with a closing tool for fixing the closure.
  • Each closing position is assigned at least two closing tools held on a tool carrier. By moving the tool carrier, the closing tools can be moved at least between a working position and a provisioning position. In the working position, the closing tool causes the fixation of the closures on the respective container.
  • the closing tools are rotatably mounted in the tool holder capping.
  • Comparable devices for closing containers or bottle sealing machines are known in practice. In all of these devices, the closure head is acted upon by a force from the outside when mounting or attaching the closure on or at the container opening. These Force is, for example, from the tool holder after the DE 10 2006 035 279 A1 exerted on the closing tool or the closing head.
  • Such a force application is required on the one hand to attach the closure properly on the container opening, for example by screwing.
  • the pressure within the container often increases during the closing process, so that in the example case the screwing process has to be completed with increasing application of force. That is, the pressure exerted on the closure and thus the bottle at a constant position of the capping pressure, in particular in the final position of the closure, that is at the end of the travel, still be high enough to close the container properly.
  • the problem is that the pressure on the screw cap or the container as a whole at the same position of the capping, especially at the beginning or beginning of the travel is unnecessarily high, even at the end of the travel or in the final position still be sufficient for the perfect closure. Since the capping head or the container is acted on by a force from the outside and in particular to be closed disposable PET bottles in the opened state have only a low stability (for example, if CO 2 -containing drinks are filled) is due to this force the risk that the bottle is tilted or deformed in the worst case, at least the desired closing process can not be made. This results in extreme cases, even a stoppage of the entire bottle capping machine. This is where the invention starts.
  • the invention is based on the technical problem of further developing such a device so that the closure can be installed correctly and any downtime in this connection no longer occurs.
  • a suitable method for closing such containers should be specified.
  • the closure for closing the container (and thus also the container as a whole) is thus subjected to a composite force in this process.
  • a force from the outside which is exerted, for example, by the actuating element, which acts directly on the capping head, continues to act on the capping head.
  • the capping head is connected to a tool carrier, as the DE 10 2006 035 279 A1 describes and this tool holder then experiences with a control element a force from the outside or a force is exerted from the outside on the respective container and consequently the capping head.
  • a force from the outside which is exerted, for example, by the actuating element, which acts directly on the capping head
  • the capping head is connected to a tool carrier, as the DE 10 2006 035 279 A1 describes and this tool holder then experiences with a control element a force from the outside or a force is exerted from the outside on the respective container and consequently the capping head.
  • a tool carrier as the DE 10 2006 035 279
  • a further internal or internal force occurs added.
  • This internal or internal force is exerted by the internal power assist member.
  • the force-supporting element is arranged in the interior of the capping head, so that the relevant internal force is generated and exerted directly on the interior of the capping head.
  • the capping head has a total of two parts. Usually there is a receptacle for the closure on the one hand and on the other hand a base. The travel is now in such a way that the receiving pot is axially displaced relative to the base.
  • the described inner and outer forces usually work on at least one spring element in the interior of the capping head for its compression.
  • the spring element is supported on the one hand on the pot for the closure and on the other hand on the base.
  • the receptacle immerses under definition of the travel in a guide cylinder of the base.
  • the internal force-supporting element is arranged parallel to the said spring element.
  • the spring element encloses the force-supporting element, because it is advantageous in the spring element is a helical spring with helical screw turns.
  • the force-assisting element is designed as a magnetic element of two magnets, in particular permanent magnets.
  • the two magnets are usually arranged with different poles and opposite each other.
  • the invention recommends an overall rotationally symmetrical design of the capping head in comparison to a rotation axis. Usually, the capping head is rotated about this axis of rotation to apply the closure to the container opening and close it by means of the (screw) closure.
  • the inner force and the outer force operate substantially rectified on the spring element, which is arranged in the interior of the capping head.
  • the spring element is clamped on the one hand between the receptacle for the closure and on the other hand between the base. As soon as a force is exerted externally on the capping head, this causes the spring to undergo compression and the pot more and more to dive into the guide cylinder of the base.
  • the internal force support element or the magnetic element takes effect at this point. Because by the connection of the power support element on the one hand to the pot and on the other hand to the base, the internal force support element as well as the internal spring element on the one hand to the pot and on the other hand connected to the base and thus can contribute directly and in addition to the external force for compression of the spring element. This applies even more and advantageous because the force-supporting element and the spring element are substantially the same length and cover each other.
  • the overall design is such that the force support element or magnetic element from the two magnets corresponds to a certain distance of the magnets at the beginning of the travel, wherein the distance between these two magnets at the end of the travel reduced to zero or almost zero. That is, not only immersed in the guide cylinder of the base pot defines the travel, but this travel is also at the same time from the first spaced and then approaching both magnets of the force support element designed as a magnetic element and limited.
  • the force-assisting element or magnetic element also unfolds an inner force which increases along the travel in the direction of the container opening. Because this growing inner force results from the usually exponentially increasing and increasing attraction of the two magnets to each other with decreasing distance. This also makes it clear that both the internal force and the external force are substantially rectified to the spring element to its compression. In fact, both the external force and the internal force act with a rectified force component on the spring element, which extends substantially in the longitudinal direction of the spring element or the coil spring. In general, the longitudinal direction of the helical spring or its axis of rotation coincides with the axis of rotation of the closing head as a whole. This ensures that the closure received in the receiving pot and consequently also the container as a whole experiences the desired axial application of force during the closing process.
  • the outer force on the capping head is significantly reduced compared to the prior art and can also be worked, tilting of the bottle during application of the closure, damage to the same etc. are reduced to a minimum or can be completely excluded.
  • This can essentially be attributed to the fact that an external force which does not act exactly axially on the closing head always corresponds to a more or less large torque at the container opening, which causes the described tilting up to damage to the bottle.
  • this external force is significantly reduced, also the possible attacking torques are reduced to a minimum. Rather, by the internal attachment of the force-supporting element or the magnetic element not only the external force undergo a reduction, but applied by the internal force support element internal force acts almost exclusively axially, so that such jamming or instabilities no longer occur.
  • a device for closing containers is shown, each with a closure 1, wherein it is in the context of the example, a bottle-closing machine, which is similar in its basic structure to that of those in the DE 10 2006 035 279 A1 is described in detail.
  • the closure 1 which is not designed to be a screw cap, is applied to a container opening 2 of a container 3.
  • the container 3 is not limited to a PET disposable bottle, which receives a CO 2 -containing beverage in its interior or which has been filled before the application of the closure 1 in the container 3 in an upstream station.
  • the individual containers 3 and bottles are regularly guided along a circular path, each container 3 is assigned its own capping 4.
  • All Verschrudköpfe 4 may be connected to a rotary rotating tool carrier, which is not shown in detail, however. In any case, can be applied to the container opening 2 by means of the Verschmirroredkopfes 4 of the closure 1 by the Verschräkopf 4 is adjusted in the direction of the container opening 2 along a travel H.
  • the container 3 can be raised in the direction of the closing head 4.
  • the travel H corresponds to a stroke H of about 10 to 15 mm in the example case, which performs the capping 4 during application of the closure 1.
  • the closing head 4 is constructed substantially in two parts and has in detail a receiving pot 4a for receiving the closure 1 and a base 4b with guide cylinder 4c.
  • the receiving pot 4a can be moved relative to the base 4b and the guide cylinder 4c, respectively. In this process, the receiving pot 4a immersed in the guide cylinder 4c of the base 4b and defined in this way the stroke H.
  • a spring element 5 is interposed, in which it is a helical spring with helical coils in the embodiment, which are helical compared to a rotation axis A.
  • the entire capping head 4 is rotationally symmetrical and can also be rotated about this axis of rotation A, as a double arrow in the Fig. 1 suggests.
  • the closure or screw cap 1 is screwed onto the container opening 2 of the container or the bottle 3 in the example case.
  • a force-assistance element 6, 7, which will be described in more detail below, is supported on the one hand on the receiving pot 4a and on the other hand on the base 4b.
  • the force-supporting element 6, 7 is arranged parallel to the spring element 5, specifically axially in comparison to the common axis of rotation A.
  • the design is such that the spring element 5 surrounds the force-supporting element 6, 7.
  • the force-supporting element 6, 7 and the spring element 5 overlap each other.
  • the internal force-assisting element 6, 7 in the example case consists of two magnets 6, 7, consequently formed as a magnetic element 6, 7.
  • the two magnets 6, 7 are opposite with different poles N, S, as the Fig. 1 immediately makes it clear.
  • force support element 6, 7 With the aid of the force-supporting element or magnetic element 6, 7, an external force F A acting on the closing head 4 in the axial direction or along the axis of rotation A is supported.
  • force support element 6, 7 also exerts an internal or internal force F I on the capping 4 from.
  • both forces that is, the external force F A and the internal force F I rectified and work together on the spring element 5 to its compression.
  • the spring element 5 itself acts on the receptacle 4a, in the direction of the container opening 2.
  • the internal force F I increases along the travel H in the direction of the container opening 2, and almost exponentially, as shown in the illustration in FIG Fig. 2 becomes clear and will be explained in more detail below an explanation.
  • the operation is as follows. Starting in the in Fig. 1 the biased spring element or the coil spring 5 ensures that the receiving pot 4a carrying the closure 1 has its maximum distance from the base 4b.
  • the receiving pot 4a is equipped with a circumferential ring 8, which bears against an associated annular stop 9 of the guide cylinder 4c of the base 4b.
  • the capping head 4 is placed above the container or the bottle 3, and of course axially aligned with respect to the axis of rotation A equal.
  • the container or the bottle 3 is already filled with a liquid or a drink.
  • the closing head 4 is acted upon by means of an actuating element, not shown, or by means of the tool carrier, not shown, with the force from the outside or the external force F A in the axial direction A and simultaneously rotated in this process about the axis of rotation A.
  • the container 3 can be moved towards the capping head 4 and optionally rotated.
  • the spring element or the coil spring 5 is compressed and exerts an increasing force on the pot 4a and thus the closure 1 and thus the container opening 2 and the container 3 from. Because the force from the outside or the external force F A causes the pot 4a along the stroke or stroke H increasingly immersed in the guide cylinder 4c of the base 4b.

Landscapes

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  • Sealing Of Jars (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit einem Verschluss gemäß dem Oberbegriff des Ansprunchs 1 und wie aus der US 5, 313, 765 bekannt.
  • Bei diesem Vorgang kann der Verschließkopf auf den Behälter zubewegt werden. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Vorgehensweise denkbar, indem der jeweilige Behälter an den Verschließkopf herangehoben wird. Auch eine gleichzeitige Bewegung des Behälters und des Verschließkopfes ist denkbar. Die Kraft von außen kann auf den Verschließkopf direkt über ein ihn bewegendes Stellelement ausgeübt werden. Sofern der Behälter beispielsweise von unten auf den Verschließkopf zubewegt und mit seiner Öffnung an diesen angelegt wird, resultiert die Kraft von außen von einem Stellelement, welches den Behälter anhebt und folgerichtig eine entsprechende Gegenkraft am feststehenden Verschließkopf hervorruft.
  • Eine Vorrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus wird in der DE 10 2006 035 279 A1 vorgestellt. Hier geht es um eine Verschließmaschine zum Verschließen von Flaschen oder vergleichbaren Behältern mit Verschlüssen. Dabei sind an einem umlaufenden Rotor verschiedene Verschließpositionen mit jeweils einem Verschließwerkzeug zum Fixieren des Verschlusses gebildet. Jeder Verschließposition sind wenigstens zwei an einem Werkzeugträger gehaltene Verschließwerkzeuge zugeordnet. Durch Bewegen des Werkzeugträgers lassen sich die Verschließwerkzeuge wenigstens zwischen einer Arbeitsposition und einer Bereitstellungsposition bewegen. In der Arbeitsposition bewirkt das Verschließwerkzeug das Fixieren der Verschlüsse an dem jeweiligen Behälter. Bei den Verschließwerkzeugen handelt es sich um in dem Werkzeugträger drehbar gelagerte Verschließerkonen.
  • Vergleichbare Vorrichtungen zum Verschließen von Behältern respektive Flaschen-Verschließmaschinen sind aus der Praxis bekannt. Bei diesen sämtlichen Vorrichtungen wird der Verschließkopf beim Auf- bzw. Anbringen des Verschlusses auf bzw. an der Behälteröffnung mit einer Kraft von außen beaufschlagt. Diese Kraft wird beispielsweise von dem Werkzeugträger nach der DE 10 2006 035 279 A1 auf das Verschließwerkzeug bzw. den Verschließkopf ausgeübt.
  • Eine solche Kraftbeaufschlagung ist erforderlich, um einerseits den Verschluss einwandfrei auf der Behälteröffnung anzubringen, beispielsweise durch Verschrauben. Andererseits steigt während des Verschließvorganges oftmals der Druck innerhalb des Behälters, so dass der Schraubvorgang im Beispielfall mit zunehmender Kraftbeaufschlagung vollzogen werden muss. Das heißt, der auf den Verschluss und damit auch die Flasche bei gleich bleibender Position des Verschließkopfes ausgeübte Druck muss insbesondere in der Endposition des Verschlusses, das heißt am Ende des Stellweges, noch ausreichend hoch sein, um den Behälter einwandfrei schließen zu können.
  • Aufgrund dieses Anforderungsprofiles stellt sich in der Praxis das Problem dar, dass der Druck auf den Schraubverschluss bzw. den Behälter im Ganzen bei gleich bleibender Position des Verschließkopfes insbesondere am Anfang oder Beginn des Stellweges unnötig hoch ist, um auch am Ende des Stellweges bzw. in der Endposition noch ausreichend für den einwandfreien Verschluss zu sein. Da der Verschließkopf bzw. der Behälter mit einer Kraft von außen beaufschlagt wird und insbesondere zu verschließende Einwegflaschen aus PET in geöffnetem Zustand über eine nur geringe Stabilität verfügen (beispielsweise wenn CO2-haltige Getränke abgefüllt sind) besteht durch diese Krafteinwirkung die Gefahr, dass sich die Flasche verkantet oder schlimmstenfalls verformt wird, jedenfalls der gewünschte Verschließvorgang nicht vorgenommen werden kann. Hieraus resultiert im Extremfall sogar ein Stillstand der gesamten Flaschen-Verschließmaschine. Hier setzt die Erfindung ein.
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Vorrichtung so weiter zu entwickeln, dass sich der Verschluss einwandfrei anbringen lässt und etwaige Stillstandzeiten in diesem Zusammenhang nicht mehr auftreten. Außerdem soll ein geeignetes Verfahren zum Verschließen solcher Behälter angegeben werden.
  • Diese technische Problemstellung wird durch eine Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit einem Verschluss nach Ansprunch 1 gelöst.
  • Im Rahmen der Erfindung wird der Verschluss zum Verschließen des Behälters (und folglich auch der Behälter insgesamt) bei diesem Vorgang also mit einer zusammengesetzten Kraft beaufschlagt. Zunächst einmal wirkt auf den Verschließkopf nach wie vor eine Kraft von außen, die beispielsweise von dem Stellelement ausgeübt wird, welches direkt auf den Verschließkopf arbeitet. Es ist aber auch möglich, dass der Verschließkopf an einen Werkzeugträger angeschlossen ist, wie dies die DE 10 2006 035 279 A1 beschreibt und dieser Werkzeugträger dann mit einem Stellelement eine Kraftbeaufschlagung von außen erfährt bzw. eine Kraft von außen auf den jeweiligen Behälter und folglich den Verschließkopf ausgeübt wird. Meistens wird man die letztgenannte Vorgehensweise wählen, weil üblicherweise mehrere auf einer Kreisbahn geförderte Behälter gleichzeitig mit jeweils einem zugeordneten Verschließkopf ausgerüstet sind und nacheinander einen Verschluss erfahren.
  • Zu dieser Kraft von außen, die auf den Verschließkopf und/oder den Behälter arbeitet und den Verschließkopf in Richtung auf die Behälteröffnung entlang des Stellweges axial verstellt bzw. den Behälter anhebt und an den Verschließkopf anlegt, tritt nun erfindungsgemäß eine weitere innere bzw. interne Kraft hinzu. Diese innere oder interne Kraft wird von dem internen Kraftunterstützungselement ausgeübt. Dazu ist das Kraftunterstützungselement im Innern des Verschließkopfes angeordnet, so dass die betreffende innere Kraft unmittelbar im Innern des Verschließkopfes erzeugt und auf diesen ausgeübt wird.
  • Erfindungsgemäß ist der Verschließkopf insgesamt zweiteilig aufgebaut. Meistens findet sich ein Aufnahmetopf für den Verschluss einerseits und andererseits eine Basis. Der Stellweg stellt sich nun dergestalt ein, dass der Aufnahmetopf relativ zu der Basis axial verstellt wird.
  • Dabei arbeiten die beschriebene innere und die äußere Kraft in der Regel auf wenigstens ein Federelement im Innern des Verschließkopfes zu dessen Kompression. Das Federelement stützt sich einerseits an dem Aufnahmetopf für den Verschluss und andererseits an der Basis ab. Der Aufnahmetopf taucht unter Definition des Stellweges in einen Führungszylinder der Basis ein. Dabei ist das interne Kraftunterstützungselement parallel zu dem besagten Federelement angeordnet. Meistens umschließt das Federelement das Kraftunterstützungselement, weil es sich bei dem Federelement vorteilhaft um eine Schraubenfeder mit wendelartigen Schraubenwindungen handelt.
  • Erfindungsgemäß ist das Kraftunterstützungselement als Magnetelement aus zwei Magneten, insbesondere Permanentmagneten, ausgebildet. Dabei sind die beiden Magnete meistens mit unterschiedlichen Polen und sich gegenüber liegend angeordnet. Ferner empfiehlt die Erfindung eine insgesamt rotationssymmetrische Ausgestaltung des Verschließkopfes im Vergleich zu einer Rotationsachse. Meistens wird der Verschließkopf um diese Rotationsachse rotiert, um den Verschluss auf die Behälteröffnung aufzubringen und diese mittels des (Schraub-) Verschlusses zu schließen.
  • Die innere Kraft und die äußere Kraft arbeiten im Wesentlichen gleichgerichtet auf das Federelement, welches im Innern des Verschließkopfes angeordnet ist. Wie bereits beschrieben, wird das Federelement einerseits zwischen dem Aufnahmetopf für den Verschluss und andererseits zwischen der Basis eingespannt. Sobald von außen eine Kraft auf den Verschließkopf ausgeübt wird, führt diese dazu, dass die Feder eine Kompression erfährt und der Aufnahmetopf zunehmend in den Führungszylinder der Basis eintaucht.
  • Der gleiche Vorgang stellt sich ein, wenn das interne Kraftunterstützungselement bzw. das Magnetelement an dieser Stelle Wirkung entfaltet. Denn durch den Anschluss des Kraftunterstützungselementes einerseits an den Aufnahmetopf und andererseits an die Basis ist das interne Kraftunterstützungselement genauso wie das interne Federelement einerseits an den Aufnahmetopf und andererseits an die Basis angeschlossen und kann damit unmittelbar und ergänzend zu der äußeren Kraft zur Kompression des Federelementes beitragen. Das gilt erst recht und vorteilhaft, weil das Kraftunterstützungselement und das Federelement im Wesentlichen gleich lang ausgebildet sind und sich gegenseitig überdecken.
  • Dabei ist die Auslegung insgesamt so getroffen, dass das Kraftunterstützungselement bzw. Magnetelement aus den beiden Magneten zu einem bestimmten Abstand der Magnete am Beginn des Stellweges korrespondiert, wobei sich der Abstand zwischen diesen beiden Magneten am Ende des Stellweges auf Null oder nahezu Null verringert. Das heißt, nicht nur der in den Führungszylinder der Basis eintauchende Aufnahmetopf definiert den Stellweg, sondern dieser Stellweg wird zugleich auch von den zunächst beabstandeten und sich dann annähernden beiden Magneten des als Magnetelement ausgebildeten Kraftunterstützungselementes festgelegt und beschränkt.
  • Aufgrund dieser Anordnung und Auslegung entfaltet das Kraftunterstützungselement bzw. Magnetelement auch eine entlang des Stellweges in Richtung auf die Behälteröffnung anwachsende innere Kraft. Denn diese anwachsende innere Kraft resultiert aus der meistens exponentiell ansteigenden und anwachsenden Anziehungskraft der beiden Magnete zueinander mit geringer werdendem Abstand. Hierdurch wird auch deutlich, dass sowohl die innere Kraft als auch die äußere Kraft im Wesentlichen gleichgerichtet auf das Federelement zu dessen Kompression arbeiten. Tatsächlich wirken sowohl die äußere Kraft als auch die innere Kraft mit einer gleichgerichteten Kraftkomponente auf das Federelement, welche im Wesentlichen in Längsrichtung des Federelementes bzw. der Schraubenfeder verläuft. Im Allgemeinen fällt die Längsrichtung der Schraubenfeder bzw. deren Rotationsachse mit der Rotationsachse des Verschließkopfes insgesamt zusammen. Dadurch ist gewährleistet, dass der in dem Aufnahmetopf aufgenommene Verschluss und folglich auch der Behälter im Ganzen die gewünschte axiale Kraftbeaufschlagung beim Verschließvorgang erfährt.
  • Im Ergebnis werden eine Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit einem Verschluss und ein zugehöriges Verfahren beschrieben, mit deren Hilfe der Verschluss auf der Behälteröffnung einwandfrei angebracht werden kann. Denn die von außen auf den Verschließkopf wirkende äußere Kraft zur Kompression des Federelementes in seinem Innern wird erfindungsgemäß gegenüber dem Stand der Technik verringert. Hierfür sorgt das im Verschließkopf befindliche interne Kraftunterstützungselement, welches in gleicher Richtung wie die äußere Kraft arbeitet und ebenfalls das Federelement komprimiert. Dadurch kann im Ergebnis die auf den Verschließkopf einwirkende äußere Kraft nicht nur zu Beginn des Stellweges, sondern entlang des gesamten Stellweges im Vergleich zur bisherigen Vorgehensweise verringert werden, wobei sogar eine zusätzliche Abnahme der äußeren Kraft zum Ende des Stellweges hin beobachtet wird. Das ist in krassem Gegenstand zum Stand der Technik, welcher mit einer zunehmenden äußeren Kraft entlang des Stellweges und insbesondere am Ende des Stellweges arbeitet, um die wachsenden Gegenkräfte kurz vor dem vollständigen Verschluss der Behälteröffnung ausgleichen zu können.
  • Diese wachsenden Gegenkräfte erklären sich in der Regel aufgrund der Tatsache, dass insbesondere CO2-haltige Getränke beim Verschluss einen nicht unerheblichen Druck im Innern einer beispielsweise aus PET gefertigten Flasche erzeugen, welcher ausdrücklich gewünscht ist. Denn nur durch diesen erhöhten Druck wird überhaupt die für den anschließenden Transport notwendige Stabilität solcher (Einweg-)PET-Behälter zur Verfügung gestellt.
  • Da erfindungsgemäß mit einer im Vergleich zum Stand der Technik deutlich reduzierten äußeren Kraft auf den Verschließkopf gearbeitet wird und auch gearbeitet werden kann, sind Verkantungen der Flasche beim Aufbringen des Verschlusses, Beschädigungen derselben etc. auf ein Minimum reduziert bzw. lassen sich gänzlich ausschließen. Dies lässt sich im Kern darauf zurückführen, dass eine nicht exakt axial am Verschließkopf angreifende äußere Kraft immer zu einem mehr oder minder großen Drehmoment an der Behälteröffnung korrespondiert, welches die beschriebenen Verkantungen bis hin zu Beschädigungen der Flasche verursacht.
  • Indem nun erfindungsgemäß diese äußere Kraft signifikant verringert wird, sind auch die etwaigen angreifenden Drehmomente auf ein Minimum reduziert. Vielmehr kann durch die interne Anbringung des Kraftunterstützungselementes bzw. des Magnetelementes nicht nur die äußere Kraft eine Verringerung erfahren, sondern die von dem internen Kraftunterstützungselement aufgebrachte innere Kraft wirkt nahezu ausschließlich axial, so dass solche Verkantungen oder Instabilitäten nicht mehr auftreten.
  • Dabei sorgt die von dem Kraftunterstützungselement aufgebaute und meistens mit geringer werdendem Abstand der Magnete exponentiell anwachsende innere Kraft dafür, dass die auf den Verschließkopf aufgebrachte äußere Kraft entlang des Verstellweges wenigstens zum Teil kompensiert wird, so dass der Verschließkopf insgesamt mit unveränderter Kraft und folglich unverändertem Druck für die Anbringung des Verschlusses während des Verschließvorganges sorgt. Das heißt, der eigentliche Verschließvorgang wird mit ähnlicher Kraftbeaufschlagung wie zuvor absolviert, allerdings mit im Vergleich hierzu deutlich reduzierter äußerer Kraft, und zwar entlang des gesamten Stellweges. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch, reduziert auf die wesentlichen Bauteile und
    Fig. 2
    einen Kraft-Weg-Verlauf, wie er erfindungsgemäß mit dem Verschließkopf absolviert wird.
  • In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit jeweils einem Verschluss 1 dargestellt, bei weicher es sich im Rahmen des Beispielfalls um eine Flaschen-Verschließmaschine handelt, die von ihrem grundsätzlichen Aufbau her derjenigen ähnelt, wie sie in der DE 10 2006 035 279 A1 im Detail beschirieben ist. Mit Hilfe der gezeigten Vorrichtung bzw. der Flaschen-Verschließmaschine wird der nicht einschränkend als Schraubverschluss ausgestaltete Verschluss 1 auf eine Behälteröffnung 2 eines Behälters 3 aufgebracht.
  • Bei dem Behälter 3 handelt es sich nicht einschränkend um eine PET-Einwegflasche, die ein CO2-haltiges Getränk in ihrem Innern aufnimmt bzw. welches vor dem Aufbringen des Verschlusses 1 in den Behälter 3 in einer vorgeschalteten Station eingefüllt worden ist. Die einzelnen Behälter 3 bzw. Flaschen werden regelmäßig entlang einer Kreisbahn geführt, wobei jedem Behälter 3 ein eigener Verschließkopf 4 zugeordnet ist. Sämtliche Verschließköpfe 4 mögen an einen rotativ umlaufenden Werkzeugträger angeschlossen sein, der im Detail jedoch nicht dargestellt ist. Jedenfalls lässt sich mit Hilfe des Verschließkopfes 4 der Verschluss 1 auf die Behälteröffnung 2 aufbringen, indem der Verschließkopf 4 in Richtung auf die Behälteröffnung 2 entlang eines Stellweges H verstellt wird. Selbstverständlich kann alternativ oder zusätzlich auch der Behälter 3 in Richtung auf den Verschließkopf 4 angehoben werden. Der Stellweg H korrespondiert zu einem Hub H von ca. 10 bis 15 mm im Beispielfall, welchen der Verschließkopf 4 beim Aufbringen des Verschlusses 1 vollführt.
  • Man erkennt, dass der Verschließkopf 4 im Wesentlichen zweiteilig aufgebaut ist und im Detail einen Aufnahmetopf 4a zur Aufnahme des Verschlusses 1 und eine Basis 4b mit Führungszylinder 4c aufweist. Der Aufnahmetopf 4a kann gegenüber der Basis 4b bzw. dem Führungszylinder 4c relativ bewegt werden. Bei diesem Vorgang taucht der Aufnahmetopf 4a in den Führungszylinder 4c der Basis 4b ein und definiert auf diese Weise den Stellweg bzw. Hub H.
  • Zwischen dem Aufnahmetopf 4a einerseits und der Basis 4b andererseits ist ein Federelement 5 zwischengeschaltet, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um eine Schraubenfeder mit Schraubenwendeln handelt, die im Vergleich zu einer Rotationsachse A wendelförmig verlaufen. Im Vergleich zu dieser Rotationsachse A ist der gesamte Verschließkopf 4 rotationssymmetrisch ausgebildet und lässt sich um diese Rotationsachse A auch drehen, wie ein Doppelpfeil in der Fig. 1 andeutet. Durch Drehungen des Verschließkopfes 4 um die Rotationsachse A wird der Verschluss bzw. Schraubverschluss 1 auf die Behälteröffnung 2 des Behälters bzw. der Flasche 3 im Beispielfall aufgeschraubt.
  • Wie das Federelement bzw. die Schraubenfeder 5 so stützt sich auch ein nachfolgend noch näher zu beschreibendes Kraftunterstützungselement 6, 7 an einerseits dem Aufnahmetopf 4a und andererseits der Basis 4b ab. Das Kraftunterstützungselement 6, 7 ist parallel zum Federelement 5 angeordnet, und zwar axial im Vergleich zur gemeinsamen Rotationsachse A. Dabei ist die Auslegung so getroffen, dass das Federelement 5 das Kraftunterstützungselement 6, 7 umschließt. Das Kraftunterstützungselement 6, 7 und das Federelement 5 überdecken sich gegenseitig.
  • Man erkennt, dass sich das interne Kraftunterstützungselement 6, 7 im Beispielfall aus zwei Magneten 6, 7 zusammensetzt, folglich als Magnetelement 6, 7 ausgebildet ist. Dabei liegen sich die beiden Magnete 6, 7 mit unterschiedlichen Polen N, S gegenüber, wie die Fig. 1 unmittelbar deutlich macht.
  • Mit Hilfe des Kraftunterstützungselementes bzw. Magnetelementes 6, 7 wird eine von außen auf den Verschließkopf 4 in axialer Richtung bzw. entlang der Rotationsachse A angreifende äußere Kraft FA unterstützt. Denn das interne, das heißt im Innern des Verschließkopfes 4 angeordnete, Kraftunterstützungselement 6, 7 übt ebenfalls eine innere oder interne Kraft FI auf den Verschließkopf 4 aus. Dabei sind beide Kräfte, das heißt die äußere Kraft FA und die innere Kraft FI gleichgerichtet und arbeiten zusammengenommen auf das Federelement 5 zu dessen Kompression. Das Federelement 5 selbst beaufschlagt den Aufnahmetopf 4a, und zwar in Richtung der Behälteröffnung 2. Außerdem wächst die innere Kraft FI entlang des Stellweges H in Richtung auf die Behälteröffnung 2 an, und zwar nahezu exponentiell, wie anhand der Darstellung in Fig. 2 deutlich wird und nachfolgend noch näher eine Erläuterung erfährt.
  • Die Funktionsweise ist wie folgt. Beginnend in der in Fig. 1 dargestellten Position sorgt das vorgespannte Federelement bzw. die Schraubenfeder 5 dafür, dass der den Verschluss 1 tragende Aufnahmetopf 4a seinen maximalen Abstand gegenüber der Basis 4b aufweist. Denn zu diesem Zweck ist der Aufnahmetopf 4a mit einem umlaufenden Ring 8 ausgerüstet, welcher an einem zugehörigen Ringanschlag 9 des Führungszylinders 4c der Basis 4b anliegt. In dieser Stellung wird der Verschließkopf 4 oberhalb des Behälters bzw. der Flasche 3 platziert, und zwar selbstverständlich axial im Vergleich zur Rotationsachse A gleich ausgerichtet. Der Behälter bzw. die Flasche 3 ist bereits mit einer Flüssigkeit oder einem Getränk gefüllt.
  • Nun wird der Verschließkopf 4 mit Hilfe eines nicht dargestellten Stellelementes oder mittels des ebenfalls nicht gezeigten Werkzeugträgers mit der Kraft von außen bzw. der äußeren Kraft FA in Axialrichtung A beaufschlagt und gleichzeitig bei diesem Vorgang um die Rotationsachse A rotiert. Alternativ hierzu kann selbstverständlich auch der Behälter 3 auf den Verschließkopf 4 zubewegt und gegebenenfalls rotiert werden. Als Folge hiervon wird das Federelement bzw. die Schraubenfeder 5 komprimiert und übt eine wachsende Kraft auf den Aufnahmetopf 4a und folglich den Verschluss 1 und damit die Behälteröffnung 2 und den Behälter 3 aus. Denn die Kraft von außen bzw. die äußere Kraft FA führt dazu, dass der Aufnahmetopf 4a entlang des Stellweges bzw. Hubs H zunehmend in den Führungszylinder 4c der Basis 4b eintaucht.
  • Gleichzeitig mit dieser Abstandsverringerung zwischen dem Aufnahmetopf 4a und der Basis 4b entlang des Stellweges H nähern sich auch die beiden Magnete bzw. Permanentmagnete 6, 7 des internen Kraftunterstützungselementes 6, 7 einander an. Als Folge hiervon wächst die von ihnen ebenfalls auf das Federelement 5 ausgeübte innere Kraft FI. Das deutet die Fig. 2 mit dem entsprechenden Kraftverlauf der Kraft F bzw. der inneren Kraft FI und der äußeren Kraft FA über den Weg s entlang des Hubes H an.
  • Als Folge der anwachsenden inneren Kraft FI kann die von außen auf den Verschließkopf 4a arbeitende Kraft FA entlang des Stellweges s bzw. entlang des Hubes H erfindungsgemäß zunehmend reduziert werden, wie der Verlauf der Kraft FA in der Fig. 2 andeutet. Dennoch wird im Ergebnis das Federelement 5 mit einer zusammengesetzten Kraft FA + FI beaufschlagt, welche in etwa den gestrichelten Kraftverlauf beschreibt und damit demjenigen Kraftverlauf entspricht, wie er bisher im Stand der Technik alleine durch die Kraft von außen FA aufgebracht worden ist.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Verschließen von Behältern (3) mit einem Verschluss (1), insbesondere Flaschen-Verschließmaschine, mit wenigstens einem Verschließkopf (4), welcher zum Aufbrihgen des verschlusses (1) in Richtung auf eine Behälteröffnung (2) entlang eines axialen Stellwages (H) verstellt wird und dadurch der Verschluss (1) mit einer vorgegebenen Kraft von außen (FA) beaufschlagt wird, wobei der Verschließkopf (4) eine Basis (4a) und einen Aufnahmetopf (4b) zur Aufnahme des Verschlusses umfasst, welche zum Einstellen des Stellweges relativ zueinander axial verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein internes Kraftunterstützungselement (6, 7) aufweist, welches die von außen aufgebrachte Kraft (FA) durch eine hiermit erzeugte Innere Kraft (FI) unterstützt, wobei die innere Kraft (FI) und die äußere Kraft (FA) auf wenigstens ein Federelement (5) zu dessen Kompression arbeiten und das Kraftunterstützungselement (6, 7) als Magnetelement (6, 7) aus zwei Magneten (6, 7) ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftunterstützungselement (6, 7) eine entlang des Stellweges (H) in Richtung auf die Behälteröffnung (2) anwachsende innere Kraft (FI) entfaltet.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement (5) einerselts an dem Aufnahmetopf (4a) für den Verschluss (1) und andererselts der Basis (4b) abstützt, wobei der Aufnahmetopf (4a) unter Definition des Steilweges (H) in einen Führungszyllnder (4c) der Basis (4b) eintaucht.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftunterstützungselement (6, 7) parallel zum Federelement (5) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (5) das Kraftunterstützungselement (6, 7) umschließt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftunterstützungselement (6, 7) einerseits an den Aufnahmetopf (4a) und andererseits an die Basis (4b) angeschlossen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftunterstützungselement (6, 7) als Magnetelement (6, 7) aus zwel Magneten (6, 7) ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Magneten (6, 7) mit unterschiedlichen Polen (N, S) sich gegenüber liegend angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlleßkopf (4) insgesamt rotationssymmetrisch im Vergleich zu einer Rotationsachse (A) ausgebildet ist.
  10. Verfahren zum Verschließen von Behältern (3) mit einem Verschluss (1), mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wonach der Verschließkopf (4) zum Aufbringen des Verschlusses (1) in Richtung auf eine Behalteröffnung (2) entlang eines Stellweges (H) verstellt und dadurch der Verschluss (1) mit einer vorgegebenen Kraft von außen (FA) beaufschlagt wird, wobei innerhalb des Verschließkopfes (4) mittels des Kraftunterstützungselementes (6, 7) eine innere Kraft (FI) erzeugt wird, welche die von außen aufgebrachte Kraft (FA) unterstützt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innere Kraft (FI) und die äußere Kraft (FA) im Wesentlichen gleichgerichtet auf das Feder-element (5) zu dessen Kompression arbeiten.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (5) den der Verschluss (1) tragenden Aufnahmetopf (4a) in Richtung Behälteröffnung (2) beaufschlagt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Kraft (FI) entlang des Stellweges (H) In Richtung auf die Behälteröffnung (2) anwächst, insbesondere exponentiell ansteigt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschließkopf (4) um die Rotationsachse (A) rotiert wird, um den vorzugsweise als Schraubverschluss ausgebildeten Verschluss (1) aufzuschrauben.
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